Леонард Шелби носит элегантные костюмы и разъезжает на роскошном «Ягуаре», однако предпочитает селиться в скромных, почти убогих мотелях. Всё его существование подчинено одной цели — отыскать того, кто лишил жизни его супругу. Он одержим этой миссией, тратя на неё все свои силы и ресурсы, невзирая на внешние атрибуты успеха.
Однако его поиски осложнены редким недугом — антероградной амнезией, из-за которой он утратил способность формировать новые воспоминания. Леонард прекрасно помнит всё, что происходило до трагедии, но не может удержать в памяти события, случившиеся всего пятнадцать минут назад. Это делает его путь мучительным и полным повторяющихся открытий.